[发明专利]一种机器人工作空间优化方法、装置、存储介质和设备

说明书

本发明提供了一种机器人工作空间优化方法、装置、存储介质和设备，所述方法包括：确定机器人的优化目标，所述优化目标包括机器人的工作空间；从机器人的机械臂参数中选取设计变量，所述设计变量用于描述机器人的工作空间；基于机器人的优化目标构建数学模型，确定所述数学模型的约束条件，并基于所述约束条件确定所述数学模型的目标函数；基于约束条件对所述目标函数进行迭代优化，以得到满足约束条件的与优化目标对应的设计变量。本发明提供的一种机器人的空间优化方法，能够在优化机器人工作空间的基础上，同时提高机器人的可操作性和刚度。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人工作空间优化方法、装置、存储介质和设备。

背景技术

机器人领域融合了机械、电子、控制、人工智能等多种学科，是一个国家现代工业发展水平的代表，是智能装配的发展方向。目前，随着IC、半导体、3C产业的发展及现代自动化工厂持续升级，现代工业对机器人的要求越来越高。其中具有六个自由度的机器人又称六关节机器人由于其通用性和环境适应性较强，被广泛应用于装配、分拣、包装等领域。

机器人的臂展影响着其工作空间，而机器人臂展的决定性因素为大臂连杆的长度和小臂连杆的长度，又由于大臂连杆的长度和小臂连杆的长度影响着机器人末端的刚度和转动惯量，进而影响了机器人的精度和速度。所以机器人的大臂连杆的长度和小臂连杆的长度的参数设定对机器人的工作性能起着重要的影响。

目前，机器人大臂连杆的长度和小臂连杆的长度一般是基于设计者的经验设计，对设计者经验的依赖性较高，且不利于机器人的高精度发展。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种机器人工作空间优化方法、装置、存储介质和设备。

本发明的一个方面，提供了一种机器人工作空间优化方法，包括以下步骤：

确定机器人的优化目标，所述优化目标包括机器人的工作空间；

从机器人的机械臂参数中选取设计变量，所述设计变量用于描述机器人的工作空间；

基于机器人的优化目标构建数学模型，确定所述数学模型的约束条件，并基于所述约束条件确定所述数学模型的目标函数；

基于约束条件对所述目标函数进行迭代优化，以得到满足约束条件的与优化目标对应的设计变量。

进一步的，所述机器人的优化目标还包括所述机器人的可操作性和所述机器人的刚度。

进一步的，所述机器人的设计变量包括大臂连杆的长度和小臂连杆的长度。

进一步的，所述数学模型的约束条件包括第一约束条件、第二约束条件、第三约束条件和第四约束条件，其中，

第一约束条件为所述机器人的雅可比矩阵的条件数趋近于1；

第二约束条件为所述机器人的刚度矩阵的条件数趋近于1；

第三约束条件为所述大臂连杆的长度和所述小臂连杆的长度之和趋于最大；

第四约束条件为所述第大臂连杆的长度和所述小臂连杆的长度之差趋于最小。

进一步的，所述数学模型包括机器人的雅可比矩阵，其表达式为：

其中，V为机器人末端法兰操作空间线速度，W为机器人末端法兰操作空间角速度，J_ln为各关节操作空间线速度，J_an为各关节操作空间角速度，为关节速度到机器人末端操作空间线速度和角速度的传动比。

进一步的，所述数学模型还包括机器人的刚度矩阵，其表达式为：